In de wereld van de materiaalkunde worden sterkte en taaiheid vaak gezien als concurrerende eigenschappen. Materialen die sterk zijn, zijn doorgaans bros, terwijl materialen die taai zijn doorgaans zwakker zijn. Een team onderzoekers van de Swanson School of Engineering van de Universiteit van Pittsburgh heeft echter een manier gevonden om deze twee eigenschappen te combineren in een nieuwe klasse zelfherstellende materialen.

Het team, onder leiding van universitair docent werktuigbouwkunde en materiaalkunde Abdon Pena-Francesch, ontwikkelde een nieuw type composietmateriaal dat bestaat uit een sterke, broze matrix en een zachte, taaie versterking. De versterking bestaat uit kleine druppeltjes vloeistof die zijn ingekapseld in een polymeeromhulsel. Wanneer het materiaal beschadigd raakt, breken de druppels en komt de vloeistof vrij, die vervolgens de scheuren opvult en de schade geneest.

De onderzoekers ontdekten dat de toevoeging van de zachte, taaie versterking de taaiheid van het materiaal aanzienlijk verhoogde zonder dat dit ten koste ging van de sterkte. Het materiaal was zelfs sterker dan de oorspronkelijke brosse matrix. Dit komt omdat de vloeistofdruppels fungeren als een opofferingsfase die energie absorbeert en voorkomt dat de scheuren zich voortplanten.

De onderzoekers zijn van mening dat deze nieuwe klasse materialen een breed scala aan toepassingen zou kunnen hebben, zoals bij de constructie van bruggen, gebouwen en vliegtuigen.

"Deze materialen kunnen mogelijk een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we structuren ontwerpen en bouwen", zei Pena-Francesch. "Door sterkte en taaiheid te combineren, kunnen we materialen creëren die beter bestand zijn tegen schade en die langer meegaan."

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.